[发明专利]转动微型燃烧弹的研制

说明书

技术领域

本发明涉及到转动微型燃烧弹及其转动系统的设计研制，包含两个部分，即燃烧弹的结构、材质和转动系统。

背景技术

进入21世纪以来，随着化学、生命科学、新能源和新材料等交叉学科飞速发展，对热化学数据的需求与日俱增，国外在生命科学、先进材料、新能源等领域所用的热化学数据已列入绝密，对先进量热技术更加需求，对新型综合量热计的研发越来越得到普遍重视。准确、简便地测量过程的反应热、输运热是量热技术发展的核心要求。然而目前市场上的弹式量热计存在几点不足：一是弹体静止、技术单一，反应系统难以快速达到化学平衡和热力学平衡，反应不完全、彻底，因此，静止弹体只适用于测量由碳、氢、氧、氮等元素组成的有机化合物的燃烧热，而对于含有氯、硫、磷、硼和金属元素的复杂配合物则无能为力。二是现有的弹式热量计，尤其是高等院校学生实验使用的弹式热量计，测试时需要试样的量很大。对于一些新合成的大分子化合物(如富勒烯C₆₀和C₇₀)，制备大量高纯度样品常常是不现实的，因为制备成本非常高，而且用常量的弹式热量计测量小样品是不准确的。三是市场上的弹式热量计，尤其是高等院校学生实验使用的弹式热量计不具备精密的恒温环境，这必然影响测量的准确度和精密度。要研制精密转动微型弹式热量计的关键技术就是研制精密转动微型燃烧弹。

目前，国内生产的弹式热量计主要有：一是以南京大学为代表研发的、用于高等院校物理化学实验的燃烧热测定实验装置，如DZ3310燃烧热测定装置、ZR-2R燃烧热实验装置、SHR-15B燃烧热实验装置(一体式)等。二是湖南三德科技发展有限公司生产的SDC系列量热仪、SDACM系列量热仪，河南鹤壁市仪表厂有限责任公司生产的ZDHW系列热量仪等主要用于工业上煤质分析弹式热量仪。这些仪器有一些共同的不足地方：一是内桶和外桶的水温不能控制，受环境的影响很大；二是弹体静止；三是样品用量大，与工业上和科研中使用的热量仪有较大差异。用于科学研究的弹式热量计的研制情况。六十年代初，部分高等院校、科研院所开始进行热量计的开发研制。1960年西北大学成立了最早的热化学研究室，建立了恒压热量计、弹式热量计和低温比热热量计，后来相继开发RBC-I、RBC-II转动弹式热量计。1961年中国科学院化学研究所建立了第一套精密弹式热量计，1963年建立了一套转动弹式热量计，1982年研制了精密转动弹式热量计。1997年中国科学院大连化学物理研究所热化学实验室建立了一台恒温环境弹式燃烧热测定仪，2003年开发一种新型80～400K高精度全自动绝热量热仪。

这些仪器使用的弹桶内容积都比较大，测量样品用量较大。

日本、法国、瑞典、俄罗斯、墨西哥、葡萄牙等国在该领域代表了先进水平。主要特点是向微量化发展，如大阪大学热力学研究中心已研制出测试试样为1毫克的微型静止弹热量计，法国、瑞典、墨西哥等国报道了组装测试试样100毫克以下的微型转动弹热量计。但仪器价格昂贵，一般都在30万-60万之间。

虽然这些仪器使用的弹桶内容积都比较小，测量样品用量也较小。但是，它们都不适宜于用电流进行标定；也不利于在杜瓦瓶中使用；由于测温热敏电阻不是直接与弹体相接触，采集的温度往往滞后。

发明内容

本发明目的在于克服现有的燃烧弹存在的不足，提供一种新型的转动微型燃烧弹，以满足研制一种“多功能高精度微型等温环境燃烧-溶解-反应热热量计”的需要。

本发明所指的转动微型燃烧弹及其转动系统的设计研制，包含两个部分，即燃烧弹的结构、材质和转动系统。具体特征有：

(1)转动微型燃烧弹的弹头为单头。

(2)转动微型燃烧弹的弹桶内容积约为7.30cm³。

(3)转动微型燃烧弹的弹盖上，装有2个测温热敏电阻和2个加热电阻。

(4)转动微型燃烧弹的弹体下部装有搅拌叶片。

(5)转动微型燃烧弹的弹体材质为耐高温高压1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，充氧压力：3.8-4.0Mpa；耐压性能水压：20Mpa。

(6)转动微型燃烧弹的内壁衬有金属铂或含铑3-1/2％的铂铑合金。

(7)转动微型燃烧弹的电极和坩埚均为金属铂或含铑3-1/2％的铂铑合金材料。

(8)转动微型燃烧弹的转动可大于360度旋转。

(9)转动微型燃烧弹的3条电路(测温电路、加热电标电路、点火电路)采用24路纯金触点集电环与外界电路相接。

(10)转动微型燃烧弹的转动，其转速无极可调。